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Title:
SAFETY DEVICE FOR HYDRAULIC WORKING MACHINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/105502
Kind Code:
A1
Abstract:
A safety device for a hydraulic working machine has control valves (22-24) for controlling the flow of pressurized oil from a hydraulic pressure source (21) to hydraulic actuators (15-17), electric lever devices (51-53) for outputting, in response to lever operation, electric operation signals which are commands for driving the hydraulic actuators (15-17), control sections (25-30, 50) for controlling the control valves (22-24) based on the operation signals, and a determination section (50c) for determining whether the operation signals are within a normal range. When the determination section determines that the operation signals are not within the normal range, the safety device permits drive of the hydraulic actuators (15-17) while more severely limiting the flow of the pressurized oil to the hydraulic actuators (15-17).

Inventors:
SATAKE, Hidetoshi (LTD. TSUCHIURA WORKS INTELLECTUAL PROPERTY DEPT. 650 Kandatsu-machi, Tsuchiura-sh, Ibaraki 13, 3000013, JP)
佐竹 英敏 (〒13 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株式会社土浦工場 知的財産部内 Ibaraki, 3000013, JP)
KODAKA, Katsuaki (LTD. TSUCHIURA WORKS INTELLECTUAL PROPERTY DEPT. 650 Kandatsu-machi, Tsuchiura-sh, Ibaraki 13, 3000013, JP)
小高 克明 (〒13 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株式会社土浦工場 知的財産部内 Ibaraki, 3000013, JP)
GOTOU, Yuuki (LTD. TSUCHIURA WORKS INTELLECTUAL PROPERTY DEPT. 650 Kandatsu-machi, Tsuchiura-sh, Ibaraki 13, 3000013, JP)
Application Number:
JP2008/053532
Publication Date:
September 04, 2008
Filing Date:
February 28, 2008
Export Citation:
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Assignee:
HITACHI CONSTRUCTION MACHINERY CO., LTD. (5-1 Kouraku 2-chome, Bunkyou-ku Tokyo, 04, 1120004, JP)
日立建機株式会社 (〒04 東京都文京区後楽二丁目5番1号 Tokyo, 1120004, JP)
SATAKE, Hidetoshi (LTD. TSUCHIURA WORKS INTELLECTUAL PROPERTY DEPT. 650 Kandatsu-machi, Tsuchiura-sh, Ibaraki 13, 3000013, JP)
佐竹 英敏 (〒13 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株式会社土浦工場 知的財産部内 Ibaraki, 3000013, JP)
KODAKA, Katsuaki (LTD. TSUCHIURA WORKS INTELLECTUAL PROPERTY DEPT. 650 Kandatsu-machi, Tsuchiura-sh, Ibaraki 13, 3000013, JP)
小高 克明 (〒13 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株式会社土浦工場 知的財産部内 Ibaraki, 3000013, JP)
International Classes:
F15B20/00; E02F9/20; E02F9/24; F15B11/08
Foreign References:
JP2004092841A
JPH06346905A
JP2004107938A
JP2003301480A
JPH0989515A
JPH06316951A
JP2003213731A
JPH0719207A
JP2007050761A
Other References:
See also references of EP 2131046A1
Attorney, Agent or Firm:
NAGAI, Fuyuki (Tokyo Sakurada Building, 1-1-3 Nishishinbash, Minato-ku Tokyo, 105-0003, JP)
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Claims:
 油圧源と、
 この油圧源からの圧油により駆動する油圧アクチュエータと、
 前記油圧源から前記油圧アクチュエータへの圧油の流れを制御する制御弁と、
 レバー操作に応じて、前記油圧アクチュエータの駆動指令である電気的な操作信号を出力する電気レバー装置と、
 前記操作信号に応じて前記制御弁を制御する制御部と、
 前記操作信号が正常範囲内にあるか否かを判定する判定部とを備え、
 前記制御部は、前記判定部により操作信号が正常範囲内にないと判定されると、正常範囲内にあると判定されたときよりも前記油圧アクチュエータへの圧油の流れを大きく制限した上で、油圧アクチュエータの駆動を許可する油圧作業機械の安全装置。
 請求項1に記載の油圧作業機械の安全装置において、
 前記制御部は、前記判定部により操作信号が正常範囲内にないと判定されると、正常範囲内にあると判定されたときよりも、レバー中立状態からレバー操作により前記油圧アクチュエータに圧油が供給されるまでの不感帯域を大きくする油圧作業機械の安全装置。
 請求項1または2に記載の油圧作業機械の安全装置において、
 前記制御部は、前記判定部により操作信号が正常範囲内にないと判定されると、正常範囲内にあると判定されたときよりも前記制御弁の被操作量を小さくする油圧作業機械の安全装置。
 請求項1~3のいずれか1項に記載の油圧作業機械の安全装置において、
 前記判定部は、前記操作信号が正常範囲内にないと判定されたとき、さらに操作信号が正常範囲よりも所定量だけ外側の制限範囲内にあるか否かを判定し、
 前記制御部は、前記判定部により操作信号が前記制限範囲内にあると判定されると、正常範囲内にあると判定されたときよりも前記油圧アクチュエータへの圧油の流れを大きく制限した上で、油圧アクチュエータの駆動を許可し、前記制限範囲を超えたと判定されると、前記油圧アクチュエータへの圧油の流れを禁止する油圧作業機械の安全装置。
 請求項1~4のいずれか1項に記載の油圧作業機械の安全装置において、
 前記電気レバー装置に前記操作信号を出力するための電力を供給する電力供給部をさらに備え、
 前記判定部は、前記電力供給部の異常を併せて判定する油圧作業機械の安全装置。
 請求項5に記載の油圧作業機械の安全装置において、
 前記電力供給部を複数備え、
 前記制御部は、前記判定部により少なくとも一の前記電力供給部の異常が判定されると、その異常判定された電力供給部から電力が供給される電気レバー装置の出力のみ無効化する油圧作業機械の安全装置。
 請求項1~6のいずれか1項に記載の油圧作業機械の安全装置において、
 前記電気レバー装置は、レバーの基端部に設けられた抵抗体のパターン上を摺動して操作信号を出力する可変抵抗式の電気レバー装置である油圧作業機械の安全装置。
 請求項7に記載の油圧作業機械の安全装置において、
 前記電気レバー装置は、操作量に応じて互いに対称の操作信号を出力する第1および第2の出力部を有し、
 前記制御部は、前記第1の出力部から出力された操作信号に応じて前記制御弁を制御し、
 前記判定部は、前記第1および第2の出力部から出力された操作信号の平均に基づき、前記操作信号が正常範囲内にあるか否かを判定する油圧作業機械の安全装置。
Description:
油圧作業機械の安全装置

 本発明は、電気レバーにより操作される 圧作業機械の安全装置に関する。

 従来より、電気レバーの操作量に応じて 磁比例弁を駆動し、この電磁比例弁の駆動 よって発生したパイロット圧を制御弁に作 させて、油圧アクチュエータを駆動するよ にした装置が知られている(例えば特許文献 1参照)。

特開平7-19207号公報

 しかしながら、電気レバー自体が故障す と、電気レバーから操作量に応じた信号が 力されないため、油圧アクチュエータの駆 が困難になり、作業機械を安全な修理場所 移動させる際に、アクチュエータの姿勢を 更するなどの動作を行えず、修理作業等に 障を来す可能性がある。

 本発明による油圧作業機械の安全装置は、 圧源と、この油圧源からの圧油により駆動 る油圧アクチュエータと、油圧源から油圧 クチュエータへの圧油の流れを制御する制 弁と、レバー操作に応じて、油圧アクチュ ータの駆動指令である電気的な操作信号を 力する電気レバー装置と、操作信号に応じ 制御弁を制御する制御部と、操作信号が正 範囲内にあるか否かを判定する判定部とを え、制御部は、判定部により操作信号が正 範囲内にないと判定されると、正常範囲内 あると判定されたときよりも、油圧アクチ エータへの圧油の流れを大きく制限した上 、油圧アクチュエータの駆動を許可する。
 判定部により操作信号が正常範囲内にない 判定されると、正常範囲内にあると判定さ たときよりも、レバー中立状態からレバー 作により油圧アクチュエータに圧油が供給 れるまでの不感帯域を大きくするようにし もよい。
 判定部により正常範囲内にないと判定され と、正常範囲内にあると判定されたときよ も制御弁の被操作量を小さくすることもで る。
 判定部により操作信号が正常範囲内にない 判定されたとき、さらに操作信号が正常範 よりも所定量だけ外側の制限範囲内にある 否かを判定し、判定部により操作信号が制 範囲内にあると判定されると、正常範囲内 あると判定されたときよりも油圧アクチュ ータへの圧油の流れを大きく制限した上で 油圧アクチュエータの駆動を許可し、制限 囲を超えたと判定されると、油圧アクチュ ータへの圧油の流れを禁止することもでき 。
 電気レバー装置に操作信号を出力するため 電力を供給する電力供給部をさらに備え、 定部により電力供給部の異常を併せて判定 ることもできる。
 電力供給部を複数備えた場合、判定部によ 少なくとも一の電力供給部の異常が判定さ ると、その異常判定された電力供給部から 力が供給される電気レバー装置の出力のみ 効化することが好ましい。
 電気レバー装置を、レバーの基端部に設け れた抵抗体のパターン上を摺動して操作信 を出力する可変抵抗式とすることもできる
 操作量に応じて互いに対称の操作信号を出 する第1および第2の出力部を有し、制御部 より、第1の出力部から出力された操作信号 応じて制御弁を制御し、判定部により、第1 および第2の出力部から出力された操作信号 平均に基づき、操作信号が正常範囲内にあ か否かを判定することもできる。

 本発明によれば、電気レバー装置の操作 号が正常範囲内にないと判定されると、正 範囲内にあると判定されたときよりも油圧 クチュエータへの圧油の流れを大きく制限 た上で、油圧アクチュエータの駆動を許可 るので、電気レバー装置に異常が生じた場 にも安全に油圧アクチュエータを駆動でき 。

本発明の実施の形態に係る安全装置が 用される破砕機の外観側面図。 本実施の形態に係る安全装置の構成を す油圧回路図。 電磁比例弁の出力特性の一例を示す図 図2の制御回路における処理の一例を示 すフローチャート。 図2の電気レバーの出力特性を示す図。 図4の変形例を示すフローチャート。 操作信号の正常範囲とエラー範囲を示 図。 電磁比例弁の出力特性の他の例を示す 。 電気レバーの変形例を示す図。 図9の電気レバーの出力特性を示す図

 以下、図1~図10を参照して本発明による油圧 作業機械の安全装置の実施の形態について説 明する。
 図1は、本実施の形態に係る安全装置が適用 される油圧作業機械の一例である破砕機の外 観側面図である。破砕機は、油圧ショベルを ベースマシンとして構成され、走行体1と、 行体1上に旋回可能に設けられた旋回体2と、 旋回体2に回動可能に設けられたブーム3と、 ーム先端部に回動可能に設けられたアーム4 と、アーム先端部に回動可能に設けられた破 砕機用アタッチメント5とを有する。走行体1 はオプション品としてブレード6が取り付け られている。なお、標準仕様の油圧ショベル には、アタッチメント5の代わりにバケット 取り付けられる。

 ブーム3はブームシリンダ11により上下方 に回動可能に支持され、アーム4はアームシ リンダ12により上下方向に回動可能に支持さ 、アタッチメント5はバケットシリンダ13に り上下方向に回動可能に支持される。走行 1は左右の走行用油圧モータ14により駆動す 。これらシリンダ11~13およびモータ14等の油 圧アクチュエータは、標準仕様の油圧ショベ ル自体に元々備えられている。これに加え本 実施の形態では、図2に示すようにアタッチ ント5の先端部を開閉する油圧シリンダ15と アーム4に対してアタッチメント5を相対回転 させる油圧モータ16と、ブレード6を駆動する 油圧シリンダ17を、オプション仕様の油圧ア チュエータとして新たに追加する。

 標準仕様の油圧アクチュエータ11~14は、 れぞれ油圧パイロット方式により駆動する すなわち、各アクチュエータ11~14に対応して 設けた操作レバーの操作により減圧弁を駆動 してパイロット圧を発生させ、このパイロッ ト圧によりそれぞれ方向制御弁(不図示)を切 換えて油圧アクチュエータ11~14を駆動する 一方、オプション仕様の油圧アクチュエー 15~17を油圧パイロット方式とすると、回路構 成が複雑となるため、油圧アクチュエータ15~ 17は油圧パイロット方式とせずに、電気レバ により操作する電気レバー方式とする。

 図2は、本実施の形態に係る安全装置の構 成を示す油圧回路図であり、とくに電気レバ ー方式で駆動される油圧アクチュエータ15~17 駆動回路を示している。エンジン(不図示) より駆動される油圧ポンプ21からの圧油は、 それぞれ方向制御弁22~24を介して油圧アクチ エータ15~17に供給される。パイロットポン 31からの圧油は電磁比例減圧弁(以下、電磁 例弁)25~30で減圧されて、方向制御弁22~24の各 パイロットポートにそれぞれ作用し、このパ イロット圧により方向制御弁22~24が切り換わ 。

 コントローラ50にはアタッチメント5の開 動作を指令する電気レバー51と、アタッチ ント5の回転動作を指令する電気レバー52と ブレード6の駆動を指令する電気レバー53が 続されている。電気レバー51,52には、コント ローラ50内の電力供給回路50aから所定電圧vx( えば5v)が印加され、電気レバー53には電力 給回路50bから所定電圧(例えば5v)が印加され 。電気レバー51~53は操作量に応じて抵抗値 変化する可変抵抗式であり、電気レバー51~53 の操作量に応じた電気信号がコントローラ50 の制御回路50cに入力される。コントローラ5 0は、CPU,ROM,RAM,その他の周辺回路などを有す 演算処理装置を含んで構成される。なお、54 は、コントローラ50に所定電圧(例えば24V)の 力を供給するバッテリである。

 図3は、電気レバー51~53から出力されるレ ー信号vとこれに対応する制御圧力Pとの関 を示す図である。図の特性f1,f2は、電気レバ ー51~53が正常のときのレバー特性として予め ントローラ50に記憶されている。特性f1は、 電磁比例弁25,27,29に出力される制御圧Pの特性 であり、特性f2は、電磁比例弁26,28,30に出力 れる制御圧の特性である。制御回路50cは、 御弁22~24に作用するパイロット圧がこのレバ ー信号vに対応した制御圧力Pとなるように電 比例弁25~30を制御する。

 図3において、操作レバー31~33が中立時に けるレバー信号はv0(例えば2.5v)であり、そ v0を挟むレバー信号がva1(例えば2.3v)≦v≦vb1( えば2.7v)の範囲で、制御圧が0(P=0)の不感帯 となっている。レバー信号がva2≦v<va1およ びvb1<v≦vb2の範囲は、特性f1,f2に沿って操 レバー31~33の操作量の増加に伴い制御圧Pが 加する制御圧可変領域である。レバー信号 v<va2およびvb2<vの範囲は、制御圧Pが最大 (P=Pa)の制御圧最大領域である。

 このように構成された電気レバー方式の 圧回路において、電磁比例弁25~30が故障(例 ばスティック)すると、油圧アクチュエータ 15~17を正常に動作することができない。そこ 、本実施の形態では、以下のように電磁比 弁25~30の異常を監視し、異常時に油圧アク ュエータ15~17の動作を制限する。なお、以下 では、電気レバー51~53のレバー信号vをそれぞ れv51~v53で、電磁比例弁25~30の制御圧Pをそれ れP25~P30で表すこともある。

 図2に示すように方向制御弁22のパイロッ ポートと電磁比例弁25,26を接続する管路L1,L2 および方向制御弁23のパイロットポートと電 比例弁27,28を接続する管路L3,L4にはそれぞれ シャトル弁41,42が接続されている。管路L1,L2 よび管路L3,L4内の高圧側の圧油はシャトル弁 41,42を介してそれぞれ管路L7およびL8に導かれ る。さらに管路L7,L8にはシャトル弁43が接続 れ、管路L7,L8内の高圧側の圧油はシャトル弁 43を介して管路L9に導かれる。管路L9に導かれ た圧油の圧力、すなわち管路L1~L4の最大圧力P 1は圧力センサ45で検出される。シャトル弁41~ 43と圧力センサ45は、電磁比例弁25~28の異常を 検出するための第1の異常検出回路を構成す 。

 方向制御弁24のパイロットポートと電磁 例弁29,30を接続する管路L5,L6にはシャトル弁4 4が接続され、管路L5,L6内の高圧側の圧油はシ ャトル弁44を介して管路L10に導かれる。管路L 10に導かれた圧油の圧力、すなわち管路L5,L6 最大圧力P2は圧力センサ46で検出される。シ トル弁44と圧力センサ46は、電磁比例弁29,30 異常を検出するための第2の異常検出回路を 構成する。

 パイロットポンプ31と電磁比例弁25~28の間 には電磁切換弁47が設けられ、パイロットポ プ31と電磁比例弁29,30の間には電磁切換弁48 設けられている。電磁切換弁47,48は制御回 50cからの信号により切り換わる。電磁切換 47が位置Aに切り換わると、電磁比例弁25~28へ のパイロット圧の流れが許可され、位置Bに り換わると、電磁比例弁25~28へのパイロット 圧の流れが禁止される。電磁切換弁48が位置A に切り換わると、電磁比例弁29,30へのパイロ ト圧の流れが許可され、位置Bに切り換わる と、電磁比例弁29,30へのパイロット圧の流れ 禁止される。

 以上の構成では、一の作業(破砕作業)を う油圧アクチュエータ15,16の駆動回路と、他 の作業(ブレード作業)を行う油圧アクチュエ タ17の駆動回路とを別々にグループ化する そして、各グループ毎の異常をそれぞれ圧 センサ45,46で検出するとともに、異常検出時 には電磁切換弁47,48の切換により各グループ にアクチュエータ15~17の駆動を禁止する。 たがって、油圧アクチュエータの数(3つ)よ も少ない数(2つ)の圧力センサ45,46と電磁切換 弁47,48を設ければよいので、効率的である。

 図4は、本実施の形態に係る制御回路50cに おける処理の一例を示すフローチャートであ る。このフローチャートは、例えばエンジン キースイッチのオンによってスタートする。 初期状態では電磁切換弁47,48は位置Aに切り換 わっている。ステップS1では、電気レバー51~5 3のレバー信号v51~v53をそれぞれ読み取る。ス ップS2では、予め定めた図3の特性に基づき レバー信号v51~v53に応じた制御圧P25~P30をそ ぞれ演算する。さらに圧力センサ45の検出値 P1に対応した制御圧P25~P28の最大値P1maxと、圧 センサ46の検出値P2に対応した制御圧P29,P30 最大値P2maxもそれぞれ演算する。ステップS3 は、制御弁22~24に作用するパイロット圧が の制御圧P25~P30と等しくなるように電磁比例 25~30に制御信号を出力する。ステップS4では 、圧力センサ45,46による検出値P1,P2を読み込 。

 ステップS5では、制御圧P25~P28の最大値P1ma xと圧力センサ45の検出値P1との偏差δP1を演算 し、この偏差δP1が所定値以下か否かを判定 る。これは、電磁比例弁25~28の異常の有無を 判定する処理であり、偏差δP1が所定値以下 あれば、電磁比例弁25~28の出力が正常と判定 する。

 ステップS5が肯定されると、ステップS6に 進む。ステップS6では、電磁切換弁47に制御 号を出力して電磁切換弁47を位置Aに切り換 る。これにより電磁比例弁25~28へのパイロッ ト圧の流れが許可される。一方、ステップS5 否定されるとステップS7に進む。この場合 、最大制御圧P1maxを発生している電磁比例弁 25~28のいずれかの出力が異常であると判定し 電磁切換弁47に制御信号を出力して電磁切 弁47を位置Bに切り換える。これにより電磁 例弁25~28へのパイロット圧の流れが禁止され る。

 ステップS8では、制御圧P29,P30の最大値P2ma xと圧力センサ46の検出値P2との偏差δP2を演算 し、この偏差δP2が所定値以下か否かを判定 る。これは、電磁比例弁29,30の異常の有無を 判定する処理であり、偏差δP2が所定値以下 あれば、電磁比例弁29,30の出力が正常と判定 する。

 ステップS8が肯定されると、ステップS9に 進む。ステップS9では、電磁切換弁48に制御 号を出力して電磁切換弁48を位置Aに切り換 る。これにより電磁比例弁29,30へのパイロッ ト圧の流れが許可される。一方、ステップS8 否定されるとステップS10に進む。この場合 、最大制御圧P2maxを発生している電磁比例 29,30のいずれかの出力が異常であると判定し 、電磁切換弁48に制御信号を出力して電磁切 弁48を位置Bに切り換える。これにより電磁 例弁29,30へのパイロット圧の流れが禁止さ る。ステップS11では、表示器55(図2)に制御信 号を出力し、電磁比例弁25~30の異常情報を表 する。

 第1の実施の形態に係る安全装置の動作をよ り具体的に説明する。
(1)正常時
 まず、電磁比例弁25~30が全て正常の場合に いて説明する。例えば電気レバー51の操作に より電磁比例弁25に駆動信号が出力されると( ステップS3)、電磁比例弁25を介して方向制御 22にパイロットポンプ31からのパイロット圧 が作用する。このパイロット圧はシャトル弁 41,43を介して管路L9内にも導かれ、圧力セン 45で検出される。このとき、電磁比例弁25が 常に動作していれば、第1の異常検出回路に おける制御圧の最大値P1max(=P25)とパイロット の検出値P1との偏差δP1は所定値以下である そのため、電磁切換弁47は位置Aに切り換え れ(ステップS6)、方向制御弁22へのパイロッ 圧の流れが許可され、レバー操作量に応じ アクチュエータ15を駆動できる。

 また、例えば電気レバー52の操作により 磁比例弁27に駆動信号が出力されると、電磁 比例弁27を介して方向制御弁23にパイロット が作用するとともに、このパイロット圧は ャトル弁42,43を介して管路L9内にも導かれ、 力センサ45で検出される。このとき、電磁 例弁27が正常に動作していれば、制御圧の最 大値P1max(=P27)とパイロット圧の検出値P1との 差δP1は所定値以下である。そのため、電磁 換弁47は位置Aに切り換えられ、方向制御弁2 3へのパイロット圧の流れが許可され、レバ 操作量に応じてアクチュエータ16を駆動でき る。なお、説明は省略するが、他の電磁比例 弁26,28~30を操作したときの動作も同様である

(2)異常時
 電磁比例弁25~30の少なくとも1つの出力が異 である場合について説明する。例えば電磁 例弁25の出力が異常のときは、電気レバー51 の操作量に応じた制御信号を電磁比例弁25に 力しても、方向制御弁22には制御圧P25相当 パイロット圧が作用せず、制御圧の最大値P1 max(=P25)とパイロット圧の検出値P1との偏差δP1 が所定値より大きくなる。これにより電磁切 換弁47が位置Bに切り換えられ(ステップS7)、 向制御弁22,23のパイロットポートがタンクに 連通し、方向制御弁22,23が強制的に中立位置 切り換わる。その結果、アクチュエータ15,1 6の駆動が禁止され、電磁比例弁25の故障に伴 うアクチュエータ15の誤作動を防止できる。

 このとき、電磁比例弁29,30の出力が正常 あれば、電磁切換弁48は初期状態である位置 Aを保持し(ステップS9)、電気レバー53の操作 よるアクチュエータ17の作動は許可される。 したがって、電磁比例弁25が故障した場合で っても、故障の影響を受けないアクチュエ タ17の駆動は制限されず、電磁比例弁25に発 生した影響を最小限に抑えることができる。

 また、電磁比例弁27が異常のときは、電 レバー52の操作量に応じた制御信号を電磁比 例弁27に出力しても、方向制御弁23には制御 P27相当のパイロット圧が作用せず、制御圧 最大値P1max(=P27)とパイロット圧の検出値P1と 偏差δP1が所定値より大きくなる。これによ り電磁切換弁47が位置Bに切り換えられ、アク チュエータ16の駆動が禁止される。このため 一の圧力センサ45で、電磁比例弁25の故障だ けでなく電磁比例弁27の故障も検出できるの 、センサの個数を節約でき、コストを低減 きる。

 このように本実施の形態では、方向制御 22,23に作用するパイロット圧をシャトル弁41 ~43を介して圧力センサ45で検出するとともに 方向制御弁24に作用するパイロット圧をシ トル弁44を介して圧力センサ46で検出するよ にした。これにより、少ない圧力センサ45,4 6で、より多くの電磁比例弁25~30の異常を検出 することができ、安全装置のコストを低減で きる。

 また、電磁比例弁25~28とパイロットポン 31の間および電磁比例弁29,30とパイロットポ プ31の間にそれぞれ電磁切換弁47,48を設け、 圧力センサ45,46によって電磁比例弁25~30の異 が検出されると、異常が検出された電磁比 弁によって作動するアクチュエータの駆動 みを禁止するようにした。これにより、ア チュエータ15~17の駆動が必要以上に制限され ることがなく、正常な電磁比例弁を用いて作 業を継続することができる。

 アタッチメント用のアクチュエータ15,16 異常をシャトル弁41~43を介して単一の圧力セ ンサ45で検出するようにした。すなわち、こ 場合は、電磁比例弁25~28の少なくとも1つに 常があると、アタッチメント5を正常に作動 できないため、圧力センサ45でアタッチメン 5が正常に動作できるか否かを検出するよう にした。これにより圧力センサの数をさらに 節約することができ、効率的である。

 ところで、電気レバー方式による駆動回 では、電磁比例弁25~30だけでなく電気レバ 51~53自体が故障することもあり、その場合に は電気レバー51~53の操作量に応じてアクチュ ータ15~17を駆動することができず、作業に 障を来すおそれがある。そこで、本実施の 態では、電気レバー51~53の異常にも対処する ため、以下のように安全装置を構成する。

 図5は、電気レバー51~53の操作角sに対する レバー信号vの関係を示す図である。電気レ ー51~53が正常なときは、図の特性g1(実線)に ってレバー信号vが変化する。特性g1によれ 、電気レバー51~53の中立時(s=0)におけるレバ 信号はv0であり、電気レバー51~53が一方向に 最大に操作されると(s=-s1)、レバー信号はva3( えば0.5v)となり、反対方向に最大に操作さ ると(s=+s1)、レバー信号はvb3(例えば4.5v)とな 。なお、レバー信号va3,vb3は、図3に示すよ にva3<va2,vb2<vb3の条件を満たす。

 可変抵抗式の電気レバー51~53は、予めレ ーの基端部に設けられた抵抗体のパターン を摺動してレバー信号vを出力する。そのた 、レバー51~53の摺動によりパターンが磨耗 るおそれがあり、パターンが磨耗すると電 レバー51~53の出力特性は例えばg2(点線)に示 ようにシフトする。一方、パターンの一部 パターンの磨耗粉が付着すると抵抗値が増 するため、レバー信号vは特性g3(点線)に示す ように局所的に減少する。反対に、パターン の一部が剥離すると抵抗値が減少するため、 レバー信号vは特性g4(点線)に示すように局所 に増加する。このような特性g2~g4が出力さ る場合、電気レバー51~53自体が異常であり、 この場合には以下のようにレバー信号vの出 を制限する。

 図6は、電気レバー51~53の異常時に対応し 処理を含むフローチャートの一例である。 のフローチャートは、図4のステップS2の処 を変更したものである。すなわちステップS 1でレバー信号v51~v53を読み取ると、ステップS 101に進み、レバー信号v51~v53が正常範囲内か かを判定する。正常範囲は、図7に示すよう レバー信号がva3≦v≦vb3の範囲、すなわち図 5の正常時の出力特性g1の範囲である。ステッ プS101が肯定されるとステップS102に進み、図3 の特性f1,f2に基づき制御圧P25~P30を演算する。 そして、ステップS3で、制御弁22~24に作用す パイロット圧がこの制御圧P25~P30となるよう 電磁比例弁25~30を制御する。

 一方、ステップS101でレバー信号が正常範 囲ではないと判定されるとステップS103に進 、レバー信号が第1のエラー範囲内か否かを 定する。第1のエラー範囲は、図7に示すよ にレバー信号がva4(例えば0.4v)≦v<va3および vb3<v≦vb4(例えば4.6v)の範囲、すなわち正常 囲よりも所定量(例えば0.1v)だけ外側の範囲 ある。この第1のエラー範囲は、図5の特性g2 ~g4に対応して設定される。ステップS103が肯 されるとステップS104に進み、図8の特性f3,f4 基づき制御圧P25~P30を演算する。そして、ス テップS3で、制御弁22~24に作用するパイロッ 圧がこの制御圧P25~P30となるように電磁比例 25~30を制御する。

 図8の特性f3は、電磁比例弁25,27,29に出力 れる制御圧の特性であり、特性f4は、電磁比 例弁26,28,30に出力される制御圧の特性である 図8では、va5≦v≦vb5の範囲で、制御圧が0(P=0 )の不感帯域となっている。この不感帯域は 常時の不感帯域(va1≦v≦vb1)よりも広くなっ いる。レバー信号がva2≦v≦va5およびvb5≦v≦ vb2の範囲は、特性f3,f4に沿って操作レバー51~5 3の操作量の増加に伴い制御圧Pが増加する制 圧可変領域である。レバー信号がv≦va2およ びvb2≦vの範囲は、制御圧Pが最大(P=Pb)の制御 最大領域である。異常時の最大制御圧Pbは 正常時の最大制御圧Paよりも小さく、例えば PbはPaの0.4~0.6培程度である。

 ステップS103でレバー信号が第1のエラー 囲ではない、つまり図7の第2のエラー範囲(v& lt;va4,v>vb4)と判定されるとステップS105に進 、この電気レバー51~53によって操作される 磁比例弁25~30への制御信号の出力を停止する 。次いで、ステップS11でレバー51~53が異常で る旨の情報を表示器35に表示させる。

 以上では、電気レバー51~53が正常であれ 、レバー51~53の全操作範囲において、正常範 囲va3≦v≦vb3内でレバー信号が出力される(図5 の特性g1)。このため、電磁比例弁25~30は図8の 特性f1,f2に基づき制御され(ステップS102)、レ ー最大操作時には方向制御弁22~24に所定の 大パイロット圧Paを作用させることができ、 油圧アクチュエータ15~17を高速で駆動できる

 これに対し、例えばパターンの磨耗によ 、電気レバー51の出力特性が図5の特性g2に すようにシフトすると、電気レバー51を最大 操作したときのレバー信号が正常範囲を超え る(v<va3)。また、パターンの一部にパター の磨耗粉が付着し、あるいはパターンの一 が剥離して、電気レバー51の出力特性が図5 特性g3,g4に示すように急変化したときも、レ バー信号が正常範囲を超える。この場合は、 電磁比例弁25,26は図8の特性f3,f4に基づき制御 れる(ステップS104)。

 したがって、正常時に比べ、レバー中立 態からレバー操作により制御弁22が開口す までの不感帯域が広くなり、レバー操作時 安全性が向上する。また、レバー最大操作 の最大制御圧Pbは正常時の最大制御圧Paより 小さく、制御弁22の最大操作量が小さくな 。このため、レバー最大操作時の油圧アク ュエータ15の駆動速度が抑えられ、電気レバ ー51に異常があっても最低限の作業を安全に うことができる。

 一方、例えば電気レバー51の配線に断線 が生じた場合は、レバー信号が第1のエラー 囲を超え、第2のエラー範囲となる。このた め、電磁比例弁25,26への制御信号の出力が停 され、方向制御弁22にパイロット圧が作用 ることなく、方向制御弁22が中立位置に保持 される。したがって、油圧アクチュエータ15 停止状態を保ち、油圧アクチュエータ15の 所望な駆動を防止できる。この場合、電気 バー51の異常状態が表示器55に表示されるの 、作業員は異常状態を容易に認識できる。

 このように電気レバー51~53のレバー信号v 正常範囲内にあるか否かを判定し、正常範 内のときは正常時の特性f1,f2に基づき電磁 例弁25~30を制御し、正常範囲外(第1のエラー 囲)のときは異常時の特性f3,f4に基づき電磁 例弁25~30を制御するようにした。これによ レバー信号vに異常が生じた場合であっても 油圧アクチュエータ15~17の動作を制限しな ら油圧アクチュエータ15~17を駆動することが でき、安全に作業を行うことができる。

 レバー信号vが正常範囲を超えると(第1の ラー範囲)、レバー中立時の不感帯域を広げ るようにしたので、レバー操作量を大きくし ないと油圧アクチュエータ15~17が駆動せず、 バー信号vが異常である場合の作業の安全性 が向上する。また、制御弁22~24に作用する最 制御圧Pbを正常時の最大制御圧Paよりも小さ くするので、油圧アクチュエータ15~17の駆動 度が抑えられ、安全に作業を行うことがで る。

 レバー信号vが第1のエラー範囲を超える (第2のエラー範囲)、電磁比例弁25~30への制御 信号の出力を停止するので、電気レバー51~53 信号線に断線等が生じた場合は、油圧アク ュエータ15~17の駆動を禁止することができ 安全性が高い。電気レバー51~53からのレバー 信号vに異常がある場合、その電気レバー51~53 により操作される油圧アクチュエータ15~17の 駆動を制限するので、油圧アクチュエータ1 5~17の動作制限を最小限に抑えることができ 。

 なお、上記実施の形態では、レバー操作 に応じたレバー信号vを電気レバー51~53から 力して電磁比例弁25~30を制御するようにし が、電気レバー51~53の構成は上述したものに 限らない。例えば図9に示すように電気レバ 51~53の操作量に応じた信号を第1の出力部と ての信号線a(メイン)および第2の出力部とし の信号線b(サブ)からそれぞれ取り出し、信 線aからの出力(メイン出力vm)と信号線bから 出力(サブ出力vs)に基づき電磁比例弁25~30を 御してもよい。以下、この点について説明 る。なお、図9では、信号線cは電源に、信 線dはグランドに接続されている。

 図9の電気レバー51~53の正常時の出力特性 例えば図10に示すようになる。図中、実線 メイン出力vmの特性であり、点線はサブ出力 vsの特性である。レバー中立付近にはレバー 構の機械的な不感帯域を設けている。メイ 出力vmとサブ出力vsは基準信号v0に対して互 に対称であり、両者の和の平均vmea(=(vm+vs)/2) は、レバー操作角sに拘わらず常に基準信号v0 に等しい。

 そこで、メイン出力vmとサブ出力vsの和の 平均vmeaを算出し、これが基準信号v0よりも大 きいまたは小さい場合には、レバー信号vを 常と判定する。これによりパターンの磨耗 よって出力特性がシフトした場合、電気レ ー51~53を最大に操作しなくても電気レバー51~ 53の異常判定が可能となる。この場合、vmeaと v0が等しければ、図8の特性f1,f2に基づき電磁 例弁25~30を制御し、vmeaとv0の差が所定値以 であれば、図8の特性f3,f4に基づき電磁比例 25~30を制御し、vmeaとv0の差が所定値を超える と、電磁比例弁25~30への信号出力を停止すれ よい。

 メイン出力vmとサブ出力vsがそれぞれ正常 範囲内にあるか否かを判定し、メイン出力vm みが正常範囲内にない場合は、サブ出力vs レバー信号vとして特性f1,f2に基づき電磁比 弁25~30を制御し、サブ出力vsのみが正常範囲 にない場合は、メイン出力vmをレバー信号v して特性f1,f2に基づき電磁比例弁25~30を制御 してもよい。

 本実施の形態では、図2に示すようにコン トローラ50の電力供給回路50a,50bからの信号を 制御回路50cに取り込み、電力供給回路50a,50b 異常判定も行う。この場合、制御回路50cで 、電力供給回路50a,50bからの信号が所定電圧v x(5v)であるか否かを判定し、所定電圧vxでな 場合には、電力供給回路50a,50bが異常と判定 る。これにより操作信号vが正常範囲内にな い場合に、電力供給回路50a,50bが異常である か、電気レバー自体が異常であるのかを判 することができ、故障箇所を特定できる。 数の電力供給回路50a,50bのうち、少なくとも の電力供給回路(例えば50a)が異常と判定さ たとき、その異常判定された電力供給回路50 aから電力が供給される電気レバー51,52の出力 のみを無効化するようにしてもよい。これに より、異常でない電力供給回路50bからの電力 により、電気レバー53を支障なく操作するこ ができる。

 なお、上記実施の形態(図2)では、シャト 弁41~43と圧力センサ45によって構成した第1 異常検出回路により、油圧アクチュエータ15 ,16駆動用の電磁比例弁25~28の出力の異常を検 するとともに、シャトル弁44と圧力センサ46 によって構成した第2の異常検出回路により 油圧アクチュエータ17駆動用の電磁比例弁29, 30の出力の異常を検出したが、油圧アクチュ ータの種類に応じて異常検出回路の構成を 更してもよい。例えば油圧アクチュエータ1 7と同種の油圧アクチュエータを設ける場合 この油圧アクチュエータ駆動用の電磁比例 と油圧アクチュエータ17駆動用の電磁比例弁 29,30の出力をシャトル弁で選択して異常判定 てもよい。

 以上では、同一の作業を行う油圧アクチ エータ15,16に対応する電磁比例弁25~28の出力 異常を、一の異常検出回路で検出するように したが、電磁比例弁の組み合わせは上述した ものに限らず、適宜組み合わせを変更しても よい。すなわち同一の作業を行うために設け た電磁比例弁25~28のみをグループ化するので なく、個々の作業アタッチメントの特性や 業条件等に応じて、電磁比例弁をグループ してもよい。

 なお、上記実施の形態では、制御回路50c 、レバー信号vが正常範囲内、第1のエラー 囲内、第2のエラー範囲内のいずれにあるを 定したが、少なくともレバー信号vが正常範 囲内にあるか否かを判定するのであれば、判 定部の構成はいかなるものでもよい。したが って、電力供給部としての電力供給回路50a,50 bの異常判定を併せて行わなくてもよい。レ ー信号vが正常範囲内を超えると、特性f3,f4 基づき電磁比例弁25~30を制御するようにした が、少なくともレバー信号vが正常範囲内に いと判定されると、正常範囲内にあると判 されたときよりも、油圧アクチュエータ15~17 への圧油の流れを制限しつつ油圧アクチュエ ータ15~17の駆動を許可するのであれば、他の 性に基づき電磁比例弁25~30を制御してもよ 。すなわち操作信号が正常範囲内にないと 定されると、正常範囲内にあると判定され ときよりも油圧アクチュエータ15~17への圧油 の流れを大きく制限した上で、油圧アクチュ エータ15~17の駆動を許可するのであれば、制 部としてのコントローラ50等の構成はいか るものでもよい。

 また、操作信号vに応じて電磁比例弁25~30 制御することで、方向制御弁22~24を制御す ようにしたが、操作信号vに応じて制御弁22~2 4を制御するのであれば、制御部の構成はい なるものでもよい。操作信号vが第1のエラー 範囲内(制限範囲内)にあれば、特性f3,f4に基 き電磁比例弁を制御することで油圧アクチ エータ15~17の駆動を制限しつつ油圧アクチュ エータ15~17の駆動を許可し、操作信号vが第1 エラー範囲を超えれば、電磁比例弁25~30への 出力を停止して油圧アクチュエータ15~17の駆 を禁止するようにしたが、制御部の構成は れに限らない。図2では、油圧アクチュエー タ15~17の駆動用回路を例示したが、油圧回路 構成はこれに限らない。レバー操作により 作信号vを出力するのであれば、電気レバー 装置としての電気レバー51~53の構成はいかな ものでもよい。

 上記実施の形態は、油圧ショベルをベー マシンとした破砕機(図1)に適用したが、電 レバーにより操作される他の油圧作業機械 も同様に適用することができる。すなわち 本発明の特徴、機能を実現できる限り、本 明は実施の形態の油圧作業機械の安全装置 限定されない。

 本出願は、日本国特許出願2007-50761号(2007 2月28日出願)を基礎とし、その内容は引用文 としてここに組み込まれる。